KR20170034629A - 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 발광 소자; 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사할 수 있도록 반사컵부가 형성되고, 상기 발광 소자의 둘레를 둘러싸는 형태로 형성되는 반사 부재; 상기 반사 부재에 설치되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 광변환하는 형광체; 및 상기 형광체를 거친 빛들 중 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출하는 파장 조절 부재;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이 용도나 조명 용도로 사용할 수 있는 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)는 화합물 반도체(Compound semiconductor)의 PN 다이오드 형성을 통해 발광원을 구성함으로써, 다양한 색의 광을 구현할 수 있는 일종의 반도체 소자를 말한다. 이러한 발광 소자는 수명이 길고, 소형화 및 경량화가 가능하며, 저전압 구동이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 이러한 LED는 충격 및 진동에 강하고, 예열시간과 복잡한 구동이 불필요하며, 다양한 형태로 기판이나 리드프레임에 실장한 후, 패키징할 수 있어서 여러 가지 용도로 모듈화하여 백라이트 유닛(Backlight unit)이나 각종 조명 장치 등에 적용할 수 있다.
종래에는 웨이퍼레벨 패키지(Wafer Level Packaging; WLP), 세라믹 적층 패키지, Multi-chip 패키지, 금속 패키지, COB(Chip on Board) 외에도 고출력 패키지로 각광받는 차세대 광원들이 있다.
칩스케일 패키지(Chip Scale Package; CSP)는 기존 발광 소자 패키지와 비교하여 소형이며, 높은 밀도 형성이 가능하여 비용을 낮출 수 있고, 간단한 공정과 열저항 능력 및 색상의 균일도가 높은 장점을 가지고 있다.
이러한 칩스케일 패키지는 칩스케일 단위의 발광 소자 패키지를 형성하는 기술로, 기판 스트립에 다량의 발광 소자를 실장하고 형광체를 일괄 도포한 후 싱귤레이션하여 패키지를 구성하는 특징을 가진다.
따라서, 칩스케일 패키지의 크기는 발광 소자와 거의 유사하거나 조금 더 큰 크기를 가진다. 이러한 패키지는 추가적인 서브 마운트 또는 기판이 필요하지 않으며, 직접적으로 보드에 연결될 수 있다.
한편, 종래의 발광 소자 패키지들은 블루광을 발산하는 블루 LED를 실장하고, 이러한 블루광을 소스로 하여 상기 블루광들 중 일부는 그대로 통과시키고, 상기 블루광들 중 일부를 그린광(또는 옐로우광)으로 광변환하는 그린 형광체 및 상기 블루광 중 다른 일부를 레드광으로 광변환하는 레드 형광체를 혼합한 G + R 형광체(또는 Y + R 형광체)를 이용하여 화이트 컨버젼함으로서 백색 광원을 실현할 수 있었다.
그러나, 이러한 종래의 화이트 컨버젼 방식으로 제조된 발광 소자 패키지의 파장별 스펙트럼 발광량을 살펴보면, 블루광은 반치폭이 좁아서 색순도가 높고 색표현력이 우수하나 화이트 컨버젼된 그린광과 레드광은 반치폭이 매우 넓고 서로 겹쳐지는 부분이 광범위하게 나타나서 상대적으로 색순도가 떨어지고 이로 인하여 이러한 발광 소자 패키지를 사용한 디스플레이 장치의 색표현력이나 색재현성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 그린광과 레드광이 겹쳐지는 불필요한 파장 대역의 빛은 흡수하고 그린광 또는 레드광을 상대적으로 강화시켜서 화이트 컨버젼시 광특성을 보다 바람직하게 광보정할 수 있게 하여 파장 간의 간섭을 줄일 수 있고, 이로 인하여 색순도, 색표현력, 색재현성을 모두 향상시킬 수 있고, 칩스케일 패키지 방식으로 제작하여 열적 스트레스를 줄이고, 신뢰성을 향상시키며, 저가격대를 구현할 수 있게 하는 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지는, 발광 소자; 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사할 수 있도록 반사컵부가 형성되고, 상기 발광 소자의 둘레를 둘러싸는 형태로 형성되는 반사 부재; 상기 반사 부재에 설치되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 광변환하는 형광체; 및 상기 형광체를 거친 빛들 중 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출하는 파장 조절 부재;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 파장 조절 부재는, 오렌지 파장 대역의 빛은 흡수하고, 레드 파장 대역의 빛은 강화하는 유기 염료를 포함하는 유기 염료 시트일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 유기 염료 시트는 퍼릴렌(Perylene) 및 나프탈리미드(Naphthalimide) 중 적어도 하나 이상의 유기 염료 성분을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 파장 조절 부재는, 476 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 490 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 옐로우 #1 색상의 유기 형광체, 505 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 528 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 옐로우 #2 색상의 유기 형광체, 524 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 539 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 오렌지 색상의 유기 형광체, 547 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 580 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 핑크 색상의 유기 형광체, 578 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 613 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 레드 색상의 유기 형광체, 378 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 413 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 바이올렛 색상의 유기 형광체, 377 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 411 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 블루 색상의 유기 형광체, 475 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 489 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 그린 색상의 유기 형광체 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 유기 염료 시트는, 적어도 실리콘 및 에폭시 중 어느 하나 이상을 포함하는 98.0 내지 99.95 중량 퍼센트의 액상 바인더에 0.05 내지 2.0 중량 퍼센트의 기능성 유기 염료를 혼합하여 50 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 두께로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 발광 소자는 플립칩 형태의 LED이고, 상기 반사 부재는 상기 발광 소자의 측면과 직접적으로 접촉되게 도포 또는 사출 성형되는 수지 재질이며, 상기 반사 부재와 상기 형광체 사이에 접착층이 설치되고, 상기 형광체 및 상기 파장 조절 부재는 상기 반사 부재에 설치되어 상기 반사 부재와 동시에 절단되는 CSP 형태일 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 백라이트 유닛은, 발광 소자; 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사할 수 있도록 반사컵부가 형성되고, 상기 발광 소자의 둘레를 둘러싸는 형태로 형성되는 반사 부재; 상기 반사 부재에 설치되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 광변환하는 형광체; 상기 형광체를 거친 빛들 중 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출하는 파장 조절 부재; 및 상기 발광 소자에서 발생된 빛의 경로에 설치되는 도광판;을 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법은, 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출할 수 있는 파장 조절 부재 시트 및 발광 소자에서 발생된 빛을 광변환할 수 있는 형광체 시트를 준비하는 파장 조절 부재 시트 및 형광체 시트 준비 단계; 제 1 패드 및 제 2 패드가 상방으로 노출되도록 플립칩 형태인 복수개의 상기 발광 소자들을 뒤집어서 상기 형광체 시트의 상면에 형성된 접착층에 일정한 간격으로 접착하는 발광 소자 접착 단계; 복수개의 상기 발광 소자들 사이에 반사 부재를 충전시키고 경화시키는 반사 부재 형성 단계; 및 단위 발광 소자 패키지로 싱귤레이션할 수 있도록 상기 반사 부재와, 상기 파장 조절 부재 시트 및 상기 형광체 시트를 절단선(Cutting Line; CL)을 따라 절단하는 싱귤레이션 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 광특성을 보다 바람직하게 광보정할 수 있게 하여 파장 간의 간섭을 줄일 수 있고, 이로 인하여 색순도, 색표현력, 색재현성을 모두 향상시킬 수 있고, 칩스케일 패키지 방식으로 제작하여 열적 스트레스를 줄이고, 신뢰성을 향상시키며, 저가격대로 구현할 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지를 나타내는 부품 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 부품 조립 외관 사시도이다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 기존 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 파장별 광량을 나타내는 그래프이다.
도 10은 기존 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 색좌표이다.
도 11은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 파장 조절 부재의 파장별 흡수 대역 및 강화 대역을 나타내는 그래프이다.
도 2는 도 1의 발광 소자 패키지의 부품 조립 외관 사시도이다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 발광 소자 패키지의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 기존 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 파장별 광량을 나타내는 그래프이다.
도 10은 기존 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 색좌표이다.
도 11은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지의 파장 조절 부재의 파장별 흡수 대역 및 강화 대역을 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 또는 공차(Tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)를 나타내는 부품 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 발광 소자 패키지(100)의 부품 조립 외관 사시도이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)는, 발광 소자(20)와, 반사 부재(30)와, 형광체(40) 및 파장 조절 부재(50)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(20)는, 기판(10)에 실장될 수 있도록 제 1 패드(P1) 및 제 2 패드(P2)가 하방으로 노출되는 플립칩 형태의 LED일 수 있다.
예컨대, 상술된 상기 발광 소자(20)는, 바람직하게는 블루광을 발생시키는 블루 LED일 수 있다. 이외에도, 레드 LED 및 그린 LED 등 다양한 파장의 빛을 발생시키는 LED이거나, 자외선 LED일 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않고 각종 수평형 또는 수직형 LED이거나 각종 범프나 와이어나 솔더 등의 신호전달매체가 설치되는 다양한 형태의 발광 소자들이 모두 적용될 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 발광 소자(20)는 반도체로 이루어질 수 있는 것으로서, 예를 들면, MOCVD법 등의 기상성장법에 의해, 성장용 사파이어 기판이나 실리콘 카바이드 기판 상에 InN, AlN, InGaN, AlGaN, InGaAlN 등의 질화물 반도체를 에피택셜 성장시켜 구성할 수 있다. 또한, 상기 발광 소자(20)는, 질화물 반도체 이외에도 ZnO, ZnS, ZnSe, SiC, GaP, GaAlAs, AlInGaP 등의 반도체를 이용해서 형성할 수 있다. 이들 반도체는, n형 반도체층, 발광층, p형 반도체층의 순으로 형성한 적층체를 이용할 수 있다. 상기 발광층 또는 활성층(Active layer)은, 다중 양자웰 구조나 단일 양자웰 구조를 포함한 적층 반도체 또는 더블 헤테로 구조의 적층 반도체를 이용할 수 있다. 이외에도 상기 발광 소자(20)는, 디스플레이 용도나 조명 용도 등 용도에 따라 임의의 파장의 것을 선택할 수 있다.
또한, 예컨대, 상기 발광 소자(20)는, CSP, WLP 및 형광체가 설치될 수 있는 플립칩 중 어느 하나일 수 있다.
여기서, CSP란 패키지 사이즈를 칩 사이즈에 가깝게 집접할 수 있도록 패키지 공정에 반도체 공정을 이용하거나, 또는 반도체 부품의 실장면적을 가능한 한 칩 크기로 소형활 수 있도록 Chip 면적이 Package 면적의 80% 이상인 것을 의미할 수 있다.
예컨대, 복수개의 밀집된 칩들 위에 형광체나 양자점(Quantum Dot; QD) 또는 봉지재를 경화시키고, 이를 싱귤레이션하여 개별 패키지 단위로 제작한 것 역시 CSP라 할 수 있다.
또한, WLP란 실리콘 반도체 공정 기술과 발광 다이오드(LED) 기술이 융합된 새로운 개념의 패키징 기술로 실리콘 웨이퍼에 구멍을 내고 LED 칩을 넣어 패키징하는 방식의 패키지를 의미할 수 있다. 이외에도, 상기 발광 소자 패키지(20)는 이에 반드시 국한되지 않고, 매우 다양한 형태의 발광 소자 또는 패키지들이 적용될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 소자(20)는 매우 다양한 형태의 상기 기판(10)에 언제든지 실장될 수 있도록 준비되는 것으로서, 상기 기판(10)은 리드 프레임(Lead frame) 또는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)이 적용될 수 있다. 그러나, 이러한 리드 프레임이나 인쇄 회로 기판에 반드시 국한되지 않고, 표면이 절연 처리되고, 배선층이 형성되는 금속 기판일 수 있다. 이외에도 상기 기판(10)은 매우 다양한 형태의 모든 기판이 적용될 수 있다.
또한, 예컨대, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 반사 부재(30)는, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 반사할 수 있도록 중앙에 반사컵부(C)가 형성되고, 상기 발광 소자(20)의 둘레를 둘러싸는 형태로 상기 발광 소자(20)의 측면과 직접적으로 접촉되게 도포 또는 사출 성형되는 수지 재질일 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 반사 부재(30)는 절연성 재질이고 반사성이 우수한 화이트 EMC일 수 있다. 그러나, 이에 반드시 국한되지 않는다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 형광체(40)는, 상기 반사 부재(30) 상에 설치되는 것으로서, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 광변환하는 광변환물질을 포함할 수 있다.
예컨대, 상기 형광체(40)는 화이트 컨버젼하여 백색 광원을 실현할 수 있도록 블루광을 소스로 하여 상기 블루광들 중 일부는 그대로 통과시키고, 상기 블루광들 중 다른 일부를 그린광(또는 옐로우광)으로 광변환하는 그린 형광체 및 상기 블루광 중 또 다른 일부를 레드광으로 광변환하는 레드 형광체를 혼합한 G + R 형광체(또는 Y + R 형광체)를 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 상기 형광체(40)는 아래와 같은 조성식 및 컬러를 가질 수 있다.
산화물계: 옐로우색 및 그린색 Y3Al5O12:Ce, Tb3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce
실리케이트계: 옐로우색 및 그린색 (Ba,Sr)2SiO4:Eu, 옐로우색 및 등색 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
질화물계: 그린색 β-SiAlON:Eu, 옐로우색 L3Si6O11:Ce, 등색 α-SiAlON:Eu, 레드색 CaAlSiN3:Eu, Sr2Si5N8:Eu, SrSiAl4N7:Eu
이러한, 상기 형광체의 조성은 기본적으로 화학양론(Stoichiometry)에 부합하여야 하며, 각 원소들은 주기율표상 각 족들 내 다른 원소로 치환이 가능하다. 예를 들어 Sr은 알카리토류(Ⅱ)족의 Ba, Ca, Mg 등으로, Y은 란탄계열의 Tb, Lu, Sc, Gd 등으로 치환이 가능하다, 또한 활성제인 Eu 등은 원하는 에너지 준위에 따라 Ce, Tb, Pr, Er, Yb 등으로 치환이 가능하며, 활성제 단독 또는 특성 변형을 위해 부활성제등이 추가로 적용될 수 있다.
또한, 상기 형광체(40)는 단독으로 사용되거나, 양자점과 혼합될 수 있는 것으로서, 술한 산화물계, 질화물계, 실리케이트계의 형광체와 혼합으로 사용할 수 있다.
양자점은 CdSe, InP 등의 코어(3 ~ 10nm)와 ZnS, ZnSe 등의 쉘(0.5 ~ 2nm)및 코어, 쉘의 안정화를 위한 리간드(Ligand)의 구조로 구성될 수 있으며, 크기에 따라 다양한 칼라를 구현할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 파장 조절 부재(50)는, 상기 형광체(40)를 거친 빛들 중 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출하는 것으로서, 즉 상기 제 1 파장 대역의 빛인 오렌지 파장 대역의 빛은 흡수하고, 상기 제 2 파장 대역인 레드 파장 대역의 빛은 강화하는 유기 염료를 포함하는 유기 염료 시트일 수 있다.
예컨대, 상기 유기 염료 시트는 퍼릴렌(Perylene) 및 나프탈리미드(Naphthalimide) 중 적어도 하나 이상의 유기 염료 성분을 포함할 수 있다.
더욱 구체적으로 예를 들면, 이러한 상기 퍼릴렌은 청동색 판모양 결정(톨루엔 또는 아세트산에서 재결정), 녹는점 273~274℃, 350~400℃에서 청동색의 잎모양 결정으로 승화하고, 아세트산, 클로로포름, 이황화탄소에 녹고, 벤젠, 에탄올, 에테르, 아세톤, 리그로인에 녹지 않는 물질로서, 굉장히 묽은 용액은 푸른 형광을 발할 수 있고, 진한 황산에 녹아서 짙은 녹색의 용액이 되지만, 이것은 신속히 청록색, 청색, 붉은 보라색으로 변할 수 있는 물질이다. 이러한 퍼릴렌은 아세트산에서 산화크롬(Ⅵ)에 의해 산화하면 페릴렌퀴논을 만들 수 있다.
또한, 상기 나프탈리미드는 바늘 모양 결정(에테르 또는 에탄올에서 재결정), 녹는점 300℃, 290~291℃에서 승화할 수 있고, 아세트산에 녹으며, 벤젠, 에테르, 에탄올, 물에 잘 녹지 않는 물질로서, 진한 황산 용액은 청색의 형광을 발할 수 있다. 따뜻하고 묽은 수산화칼륨 수용액에 용해하여 칼륨염을 만들 수 있으며, 이 염은 알킬화될 수 있다. 히드라진과 가열하면 N-아미노나프탈이미드가 되며, 하이포아브롬산나트륨으로 N-브로모나프탈이미드가 될 수 있다. 그러나, 이러한 상기 유기 염료 시트는 상기 성분에 반드시 국한되지 않는다.
예컨대, 상기 파장 조절 부재(50)는, 476 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 490 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 옐로우 #1 색상의 유기 형광체, 505 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 528 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 옐로우 #2 색상의 유기 형광체, 524 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 539 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 오렌지 색상의 유기 형광체, 547 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 580 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 핑크 색상의 유기 형광체, 578 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 613 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 레드 색상의 유기 형광체, 378 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 413 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 바이올렛 색상의 유기 형광체, 377 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 411 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 블루 색상의 유기 형광체, 475 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 489 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 그린 색상의 유기 형광체 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서, 사용자는 상술된 유기 형광체들의 특성을 고려하여 상기 유기 형광체들 중 적합한 것들을 골라서 화이트 컨버젼 설계시 상기 파장 조절 부재(50)의 성분을 최적화할 수 있다.
또한, 상기 파장 조절 부재(50)는, 사용에 적합할 수 있도록 적어도 실리콘 및 에폭시 중 어느 하나 이상을 포함하는 98.0 내지 99.95 중량 퍼센트의 액상 바인더에 0.05 내지 2.0 중량 퍼센트의 기능성 유기 염료, 즉 상술된 상기 유기 염료나 유기 형광체를 혼합하여 50 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 두께(T)로 이루어지는 유기 염료 시트일 수 있다.
한편, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)는 상기 반사 부재(30)와 상기 형광체(40) 사이에 실리콘이나 에폭시 성분을 포함하는 접착층(60)이 설치되고, 상기 형광체(40) 및 상기 파장 조절 부재(50)는 상기 반사 부재(30)에 설치되어 상기 반사 부재(30)와 동시에 절단되는 칩스케일 패키지 형태일 수 있다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 발광 소자 패키지(100)의 제조 과정을 단계적으로 나타내는 단면도들이다.
도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 제조 과정을 보다 상세하게 설명하면, 먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출할 수 있는 파장 조절 부재 시트(5) 및 상기 파장 조절 부재 시트(5) 상에 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 광변환할 수 있는 형광체 시트(4)를 준비할 수 있다. 여기서, 상기 형광체 시트(4)의 상면에는 접착층(60)이 형성될 수 있다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 패드(P1) 및 제 2 패드(P2)가 상방으로 노출되도록 플립칩 형태인 복수개의 상기 발광 소자(20)들을 뒤집어서 상기 형광체 시트(4)의 상면에 형성된 상기 접착층(60)에 일정한 간격으로 접착할 수 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개의 상기 발광 소자(20)들 사이에 반사 부재(30)를 충전시키고 경화시킬 수 있다. 이 때, 별도의 금형이나 유동 상태의 상기 반사 부재(30)를 상기 발광 소자(20)들 사이 공간에 공급할 수 있는 디스펜서 등이 이용될 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 단위 발광 소자 패키지(100)로 싱귤레이션할 수 있도록 상기 반사 부재(30)와, 상기 파장 조절 부재 시트(5) 및 상기 형광체 시트(4)를 절단선(CL)을 따라 회전날 커팅이나, 블레이드 커팅이나, 레이져 커팅이나, 트림 커팅 등 다양한 방법으로 절단할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 제조된 발광 소자 패키지(100)들을 기판(10)이나 모듈 기판 등에 실장하여 사용할 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 백라이트 유닛(1000)은, 기판(10)에 실장될 수 있도록 제 1 패드(P1) 및 제 2 패드(P2)가 하방으로 노출되는 발광 소자(20)와, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 반사할 수 있도록 반사컵부(C)가 형성되고, 상기 발광 소자(20)의 둘레를 둘러싸는 형태로 형성되는 반사 부재(30)와, 상기 반사 부재(30)에 설치되고, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 광변환하는 형광체(40)와, 상기 형광체(40)를 거친 빛들 중 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출하는 파장 조절 부재(50) 및 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛의 경로에 설치되는 도광판(110)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발광 소자(20)와, 상기 반사 부재(30)와, 상기 형광체(40) 및 상기 파장 조절 부재(50)는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 구성 요소들과 그 구성과 역할이 동일할 수 있다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 도광판(110)은, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 유도할 수 있도록 투광성 재질로 제작될 수 있는 광학 부재일 수 있다.
이러한, 상기 도광판(110)은, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛의 경로에 설치되어, 상기 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 보다 넓은 면적으로 전달할 수 있다.
이러한, 상기 도광판(110)은, 그 재질이 폴리카보네이트 계열, 폴리술폰계열, 폴리아크릴레이트 계열, 폴리스틸렌계, 폴리비닐클로라이드계, 폴리비닐알코올계, 폴리노르보넨 계열, 폴리에스테르 등이 적용될 수 있고, 이외에도 각종 투광성 수지 계열의 재질이 적용될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)은, 표면에 미세 패턴이나 미세 돌기나 확산막등을 형성하거나, 내부에 미세 기포를 형성하는 등 다양한 방법으로 이루어질 수 있다.
여기서, 도시하지 않았지만, 상기 도광판(110)의 상방에는 각종 확산 시트, 프리즘 시트, 필터 등이 추가로 설치될 수 있다. 또한, 상기 도광판(110)의 상방에는 LCD 패널 등 각종 디스플레이 패널이 설치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 제조 방법은, 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출할 수 있는 파장 조절 부재 시트(5) 및 발광 소자(20)에서 발생된 빛을 광변환할 수 있는 형광체 시트(4)를 준비하는 파장 조절 부재 시트 및 형광체 시트 준비 단계(S1)와, 제 1 패드(P1) 및 제 2 패드(P2)가 상방으로 노출되도록 플립칩 형태인 복수개의 상기 발광 소자(20)들을 뒤집어서 상기 형광체 시트(4)의 상면에 형성된 접착층(60)에 일정한 간격으로 접착하는 발광 소자 접착 단계(S2)와, 복수개의 상기 발광 소자(20)들 사이에 반사 부재(30)를 충전시키고 경화시키는 반사 부재 형성 단계(S3) 및 단위 발광 소자 패키지(100)로 싱귤레이션할 수 있도록 상기 반사 부재(30)와, 상기 파장 조절 부재 시트(5) 및 상기 형광체 시트(4)를 절단선(CL)을 따라 절단하는 싱귤레이션 단계(S4)를 포함할 수 있다.
도 9는 기존 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 파장별 광량을 나타내는 그래프이고, 도 10은 기존 및 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 색좌표도이다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 파장 조절 부재를 사용하지 않은 종래(#1)의 경우는 블루광의 반치폭은 매우 좁고 그린광과 레드광이 겹치는 영역이 넓게 존재하나, #2 내지 #5와 같이, 다양한 파장 조절 부재를 적용한 경우, 비록 광량은 줄어들더라도 광분리도가 높아지고, 그린광과 레드광이 겹치는 영역이 줄어들어서 결과적으로 도 10에 도시된 바와 같이, 색좌표도의 영역이 넓어져서 색재현력이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
도 11은 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 발광 소자 패키지(100)의 파장 조절 부재(50)의 파장별 흡수 대역 및 강화 대역을 나타내는 그래프이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 이러한 상기 파장 조절 부재(50)는 예컨대, 옐로우 유기 형광체(Yellow)인 경우, 대략 500 나노미터와 550 나노미터 사이를 기준으로 좌측 실선과 같이 좌측 대역의 빛은 흡수하고, 우측 점선과 같이 우측 대역의 빛은 강화시킬 수 있다. 이러한 상기 파장 조절 부재(50)는 물질마다 모두 독특한 성질을 갖는 것으로서, 예컨대, 레드 유기 형광체(Red)인 경우, 대략 550 나노미터에서 650 나노미터 사이를 기준으로 좌측 실선과 같이 좌측 대역의 빛은 흡수하고, 우측 점선과 같이 우측 대역의 빛은 강화시킬 수 있다. 그러므로, 광특성에 맞추어 접합한 유기 염료 및 유기 형광체를 선택하여 파장을 조절하여 색재현력을 최적화할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (8)
- 발광 소자;
상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사할 수 있도록 반사컵부가 형성되고, 상기 발광 소자의 둘레를 둘러싸는 형태로 형성되는 반사 부재;
상기 반사 부재에 설치되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 광변환하는 형광체; 및
상기 형광체를 거친 빛들 중 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출하는 파장 조절 부재;
를 포함하는, 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 파장 조절 부재는, 오렌지 파장 대역의 빛은 흡수하고, 레드 파장 대역의 빛은 강화하는 유기 염료를 포함하는 유기 염료 시트인, 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 유기 염료 시트는 퍼릴렌(Perylene) 및 나프탈리미드(Naphthalimide) 중 적어도 하나 이상의 유기 염료 성분을 포함하는, 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 파장 조절 부재는, 476 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 490 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 옐로우 #1 색상의 유기 형광체, 505 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 528 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 옐로우 #2 색상의 유기 형광체, 524 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 539 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 오렌지 색상의 유기 형광체, 547 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 580 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 핑크 색상의 유기 형광체, 578 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 613 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 레드 색상의 유기 형광체, 378 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 413 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 바이올렛 색상의 유기 형광체, 377 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 411 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 블루 색상의 유기 형광체, 475 나노미터 파장 대역의 빛을 흡수하고, 489 나노미터 파장 대역의 빛은 강화하는 그린 색상의 유기 형광체 및 이들의 조합들 중 어느 하나 이상을 포함하는, 발광 소자 패키지. - 제 2 항에 있어서,
상기 유기 염료 시트는, 적어도 실리콘 및 에폭시 중 어느 하나 이상을 포함하는 98.0 내지 99.95 중량 퍼센트의 액상 바인더에 0.05 내지 2.0 중량 퍼센트의 기능성 유기 염료를 혼합하여 50 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 두께로 이루어지는, 발광 소자 패키지. - 제 1 항에 있어서,
상기 발광 소자는 플립칩 형태의 LED이고,
상기 반사 부재는 상기 발광 소자의 측면과 직접적으로 접촉되게 도포 또는 사출 성형되는 수지 재질이며,
상기 반사 부재와 상기 형광체 사이에 접착층이 설치되고,
상기 형광체 및 상기 파장 조절 부재는 상기 반사 부재에 설치되어 상기 반사 부재와 동시에 절단되는 CSP 형태인, 발광 소자 패키지. - 발광 소자;
상기 발광 소자에서 발생된 빛을 반사할 수 있도록 반사컵부가 형성되고, 상기 발광 소자의 둘레를 둘러싸는 형태로 형성되는 반사 부재;
상기 반사 부재에 설치되고, 상기 발광 소자에서 발생된 빛을 광변환하는 형광체;
상기 형광체를 거친 빛들 중 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출하는 파장 조절 부재; 및
상기 발광 소자에서 발생된 빛의 경로에 설치되는 도광판;
을 포함하는, 백라이트 유닛. - 상대적으로 제 1 파장 대역의 빛은 흡수하고, 제 2 파장 대역의 빛은 상대적으로 강화시켜서 방출할 수 있는 파장 조절 부재 시트 및 발광 소자에서 발생된 빛을 광변환할 수 있는 형광체 시트를 준비하는 파장 조절 부재 시트 및 형광체 시트 준비 단계;
제 1 패드 및 제 2 패드가 상방으로 노출되도록 플립칩 형태인 복수개의 상기 발광 소자들을 뒤집어서 상기 형광체 시트의 상면에 형성된 접착층에 일정한 간격으로 접착하는 발광 소자 접착 단계;
복수개의 상기 발광 소자들 사이에 반사 부재를 충전시키고 경화시키는 반사 부재 형성 단계; 및
단위 발광 소자 패키지로 싱귤레이션할 수 있도록 상기 반사 부재와, 상기 파장 조절 부재 시트 및 상기 형광체 시트를 절단선을 따라 절단하는 싱귤레이션 단계;
를 포함하는, 발광 소자 패키지의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150133145A KR20170034629A (ko) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150133145A KR20170034629A (ko) | 2015-09-21 | 2015-09-21 | 발광 소자 패키지와, 백라이트 유닛 및 발광 소자 패키지의 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170034629A true KR20170034629A (ko) | 2017-03-29 |
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ID=58498371
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20170034629A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180120389A (ko) * | 2017-04-27 | 2018-11-06 | 주식회사 루멘스 | 플립칩 구조를 갖는 led 픽셀 소자 |
-
2015
- 2015-09-21 KR KR1020150133145A patent/KR20170034629A/ko not_active Application Discontinuation
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